9.1带电粒子在电场中的运动（讲义）（4考点7题型）.docx

9.1带电粒子在电场中的运动考点一平行板电容器的动态分析1考点二带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动2考点三带电粒子在电场中的偏转2考点四带电体在复合场中的运动3题型1平行板电容器的动态分析两极板间电势差不变4题型2平行板电容器的动态分析两极板间电荷量不变6题型3带电粒子在电场中的直线加速7题型4带电体在静电力和重力下的直线运动(等效重力场)9题型5带电粒子在匀强电场中的偏转12题型6带电粒子在重力场和电场复合场中的偏转15题型7带电粒子在交变电场中的运动18考点一平行板电容器的动态分析1 .电容器的充、放电(1)充电：使电客器带电的过程，充电后电容器两极板带上等量的身史®¢,电容器中储存电场能.(2)放电：使充电后的电容器失去电荷的过程，放电过程中电场能转化为其他形式的能.2 .对公式C=细理解电容C=不能理解为电容C与2成正比、与幺成反比，一个电容器电容的大小是由电容器本身的因素决定的，与电容器是否带电及带电多少无关.3 .两种类型的动态分析思路(1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变.(2)用决定式C=盥分析平行板电容器电容的变化.(3)用定义式C=S分析电容器所带电荷量或两极板间电压的变化.(4)用后=/分析也容器两极板间电场强度的变化.两种类型平行板电容器的动态分析问题平行板电容器的动态分析问题有两种情况：一是电容器始终和电源连接，此时U恒定，则。=CU8(2,而C=比装OC苧，两板间场强二是电容器充电后与电源断开，此时2恒定，则gg,C娱场强“六号8白考点二带电粒子(或带电体)在电场中的直线运动1 .做直线运动的条件(1)粒子所受合外力尸合=0,粒子或静止,或做匀速直线运动.(2)粒子所受合外力F0,且与初速度方向在同一条直线上，带电粒子将做匀加速直线运动或匀减速直线运动.2 .用功能观点分析F公U2,E=q,v1-v)=2ad.3 .用功能观点分析匀强电场中：W=Eqd=qU=%/非匀强电场中：=gU=Ek2-Eu处理带电粒子在电场中运动的常用技巧(1)微观粒子(如电子、质子、Q粒子等)在电场中的运动，通常不必考虑其重力及运动中重力势能的变化.(2)普通的带电体(如油滴、尘埃、小球等)在电场中的运动，除题中说明外，必须考虑其重力及运动中重力势能的变化.考点三带电粒子在电场中的偏转1.带电粒子在电场中的偏转(1)条件分析：带电粒子垂直于电场线方向进入匀强电场.(2)运动性质：匀变速曲线运动.(3)处理方法：分解成相互垂直的两个方向上的直线运动,类似于平抑运动.(4)运动规律：沿初速度方向做匀速直线运动,运动时间.能飞出电容器：1=/.Vq1b.不能飞出电容器：y=52=给巴I="嘲L沿电场力方向，做匀加速直线运动九味良F超世加速度：a=Ftnmma<离开电场时的偏移量：y=*r2=、离开电场时的偏转角：tanJ=A畿2 .带电粒子在匀强电场中偏转时的两个结论(1)不同的带电粒子从静止开始经过同一电场加速后再从同一偏转电场射出时，偏移量和偏转角总是相同的.证明：由qUo=mV(TaT噜+2tan(>=s徨G'/2fCUd得：y-4U0d,tan2W(2)粒子经电场偏转后，合速度的反向延长线与初速度延长线的交点。为粒子水平位移的中点，即O到偏转电场边缘的距离为今3 .带电粒子在匀强电场中偏转的功能关系当讨论带电粒子的末速度。时也可以从能量的角度进行求解：qUy=mv2-mvl,其中Uy=y,指初、末位置间的电势差.考点四带电体在复合场中的运动等效法处理叠加场问题1 .各种性质的场(物质)与实际物体的根本区别之一是场具有登加性，即几个场可以同时占据同一空间，从而形成卷加场.2 .将叠加场等效为一个简单场，其具体步骤是：先求出重力与电场力的合力，将这个合力视为一个“等效重力”，将Q=*见为“等效重力加速度”.再将物体在重力场中做圆周运动的规律迁移到等效重力场中分析求解即可.题型1平行板电容器的动态分析两极板间电势差不变题型专练口（2023秋哈尔滨期末）如图所示，平行板PQ、MN与电源相连，开关K闭合，从O点沿两板间中线不断向两板间射入比荷一定的带正电的粒子，粒子经电场偏转后发生的侧移为y,不计粒子的重力，要减小侧移y,下列操作可行的是（）A.仅将PQ板向下平移一些B.仅将PQ板向上平移一些C.将开关K断开，仅将PQ板向下平移D.将开关K断开，仅将PQ板向上平移【解答】解：AB、粒子在电场中做类平抛运动，则粒子经电场偏转后发生的侧移为y=2t2而粒子在电场中运动的加速度为qE=-m电容器在连接电源的情况下，极板间电压不变，极板间场强为FUE=d仅将PQ板向下平移些，两极板间的场强E变大，粒子沿电场方向的加速度a增大，侧移y变大；仅将PQ板向上平移一些，两板间的场强E变小，粒子沿电场方向的加速度a减小，侧移y变小，故AB正确；CD、将开关K断开，两极板的带电量不变，极板间场强为E=苫，又C=£,C=蛊,联立可得：E=曙可知仅将PQ板向下平移或向上平移，两极板间的电场强度E不变，粒子的加速度a不变，运动情况不变，则侧移y不变，故CD错误。故选：Bo题型专练2.（多选）（2023秋白山期末）如图，A、B为水平正对放置的平行板电容器的两极板,B极板接地。闭合开关S,一带电液滴在两极板间的P点处于静止状态。下列说法正确的是（）A.该液滴带负电B.将块有机玻璃插到两极板之间，电容器的电容将变小C.保持开关S闭合，将A极板向左移动一小段距离，液滴将保持静止D.断开开关S,将B极板向下移动一小段距离，液滴将加速向上运动【解答】解：A、由图可知，电容器上极板带正电，带电液滴能静止，则带电液滴带负电，故A正确；B、将一块有机玻璃插到两极板之间时，由C=晶可知电容器的电容将变大，故B错误：C、保持开关S闭合，将A极板向左移动一小段距离，电容器两极板电压不变，由E=5可知极板间电场强度不变，所以液滴受力情况不变，仍将保持静止，故C正确：D、断开开关S,电容器带电量不变，由C=晶，U=*,E=乡可得E=驾联，将B极板向下移动一小段距离，板间电场强度不变，则液滴受力情况不变，仍保持静止，故D错误。故选：ACo题型专练3.（2022秋顺庆区校级期末）工厂在生产纺织品、纸张等绝缘材料时，为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置如图所示传感器。其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上（电源电压小于材料的击穿电压）。当流水线上通过的产品厚度增大时，下列说法正确的是（）A. A、B平行板电容器的电容减小B. AB两板上的电荷量变小C.有电流从b向a流过灵敏电流计D.A、B两板间的电场强度减小【解答】解：A.根据电容器的决定式C=熹可知，当产品厚度增大时，J变大，故电容变大，故A错误；BC.根据电容器的定义式Q=CU,因为电容器的电容C变大，两极板间的电压U不变，故A、B两板上的电荷量变大；此时有充电电流从b向a流过灵敏电流计，故B错误，C正确；D.根据电场强度和电势差的关系E=，可知，两极板间电压不变，极板间距不变，故电场强度不变，故D错误。故选：Co题型2平行板电容器的动态分析两极板间电荷量不变题型专练4.（2023秋西宁期末）用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素（如图）。设两极板正对面积为S,极板间的距离为d,静电计指针偏角为6.实验中，极板所带电荷量不变，若（）A.保持S不变，增大d,则变小B.保持S不变，增大d,则变大C.保持d不变，减小S,则变小D.保持d不变，减小S,则不变【解答】解：A、B、保持S不变，增大d,可知电容变小，电容器的带电量不变，根据C=*说明板间电势差变大，发现变大，故A错误，B正确；C、D、保持d不变，减小S,可知电容变小，电容器的带电量不变，根据C=*说明板间电势差变大，发现变大，故CD错误。故选:Bo题型专练5,（2022秋大理州期末）用如图所示的实验装置定性探究影响平行板电容器电容的因素，该实验中保持两极板带电量不变。关于该实验的实验现象分析，下列说法正确的是（）A.若看到静电计张角变大，说明电容变大了B.若看到静电计张角变大，可能是板间距离增大造成的C.若看到静电计张角变小，可能是两板正对面积减小造成的D.若看到静电计张角变大，可能是因为在两板间插入了绝缘介质板【解答】解：A、静电计指针张角变大，说明两板间电势差变大，故A错误；B、若板间距离增大，由电容的决定式C=盖可知电容减小，又由电容的定义式C=g可知，保持两极板带电量不变的情况下，两板间电势差变大，则静电计张角变大，故B正确：C、若两板正对面积减小，由电容的决定式C=品可知电容减小，又由电容的定义式C=g可知，保持两极板带电量不变的情况下，两板间电势差变大，则静电计张角变大，故C错误；D、若在两板间插入了绝缘介质板，由电容的决定式C=品可知电容增大，又由电容的定义式C=g可知，保持两极板带电量不变的情况下，两板间电势差变小，则静电计张角变小，故D错误。故选：B=题型专练6.（2023春安化县期末）研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图所示，下列说法正确的是（）A.实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，不能使电容器带电B.实验中，只将电容器b板向左平移，静电计指针的张角变大C.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，静电计指针的张角变大D.实验中，只增加极板带电量，静电计指针的张角变大，表明电容增大【解答】解：A.实验前，只用带电玻璃棒与电容器a板接触，则a带上电荷，由于静电感应使b板也带上电，故可以使电容器带电，故A错误；B.实验中，只将电容器b板向左平移，d变大，根据电容器的决定式C一旦g-4kd电容C变小，又由电容器的定义式C-Qc-u可知，极板间电压U增加，静电计指针的张角变大，故B正确；C.实验中，只在极板间插入有机玻璃板，根据上述公式可知，介电常数变大，电容C变大，电压U减小，静电计指针的张角变小，故C错误；D.实验中，只增加极板带电量，电容不变，则极板间电压U增加，静电计指针的张角变大，故D错误。故选：Bo题型3带电粒子在电场中的直线加速题型专练7.（多选）（2022秋江北区校级期末）图甲是一台医用电子直线加速器，该加速器通过加速电场使电子直线加速获得能量，轰击重金属靶产生射线，可用于放射治疗。其基本原理如图乙所示，电子由阴极射线发出，经B板的小孔进入两板间被加速，不计电子的重力，下列说法正确的是（）A.A板带正电，B板不带电B.若两板间电压一定，改变板间距离，电子的加速度与板间距离乘积保持不变C.若极板所带的电荷量一定，增大板间距离，电子获得的动能增大D.若两板间电压一定，增大板间距离，电子获得的动能增大【解答】解：AB、电子在电场中加速，所以A板带正电，B板带负电，根据牛顿第二定律有:空=a,解得丝=md,所以若两板间电压一定，改变板间距离，电子的加速度与板间距离乘积mdm保持不变，故A错误，B正确；CD增大板间距离，根据C=磊可知电容减小，若极板所带的电荷量一定，根据C=冬可知电压U增大，由动能定理可得eU=*mv2,可知动能增大，同时若两板间电压一定，增大板间距离，电子获得的动能不变。故C正确，